Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo, đề tài nghiên cứu CNSH TRONG XU LY MOI TRUONG sẽ gíup bạn trong quá trình tìm kiếm thêm nguồn thông tin dữ liệu cho báo cáo của mình. mà tôi đã chắt lọc từ rất nhiều nguồn khác nhau: sách báo, các đề tài nghiên cứu,… tìm hiểu và sàng lọc để có 1 bài báo cáo/nghiên cứu hoàn chỉnh. Hy vọng tài liệu này sẽ giúp bạn trong quá trình làm báo cáo/tiểu luận/đề tài nghiên cứu của mình, và đạt được nhiều kết quả tốt đẹp.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN CƠNG NGHỆ SINH HỌC TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA VẬT LIỆU TiO2 PHA TẠP V GVHD: TRẦN HỒNG NGÂU Nhóm DANH SÁCH NHÓM Seminar ST T Họ Tên Trần Thị Mãi Phạm Văn Tuân Trần Công Đức Word MSSV 2008120329 2008120167 2008120197 ST T Họ Tên Nguyễn Vũ Linh Nguyễn Văn Nam Đinh Xuân Thùy MSSV 2008120222 2008120172 2008120180 MỞ ĐẦU Titan đioxit (TiO2) nghiên cứu nhiều chất xúc tác quang hoá bán dẫn kể từ Fujishima Honda phát khả phân tách nước xúc tác quang hoá điện cực TiO2 mà khơng dùng dịng điện vào năm 1972 Sự kiện đánh dấu bắt đầu kỷ nguyên xúc tác quang hóa dị thể TiO2 có tính chất lý, hóa, quang điện tử đặc biệt, có độ bền cao thân thiện với mơi trường Vì vậy, titan đioxit có nhiều ứng dụng sống hóa mỹ phẩm, chất màu, sơn, chế tạo loại thủy tinh, men gốm chịu nhiệt, Cịn TiO2 tinh khiết kích thước nano mét dạng thù hình rutile, anatase brookite nhiều nhà nghiên cứu quan tâm tiến hành tổng hợp ứng dụng nhiều lĩnh vực khác như: làm chất xúc tác điều chế nhiều hợp chất hữu cơ, làm xúc tác quang hoá xử lý môi trường, chế sơn tự làm sạch, làm vật liệu chuyển hoá lượng pin mặt trời, sử dụng dược phẩm, v.v Do TiO2 tinh khiết kích thước nano có lượng vùng cấm lớn (3,05 eV pha anatase 3,25 eV pha rutile), hoạt động vùng ánh sáng tử ngoại Trong đó, phần xạ tử ngoại quang phổ mặt trời đến bề mặt trái đất chiếm ~ 4% Điều hạn chế khả quang xúc tác titan đioxit, thu hẹp khả ứng dụng loại vật liệu Một xu hướng nhà nghiên cứu quan tâm tìm cách thu hẹp dải trống titan đioxit, cho tận dụng ánh sáng mặt trời cho mục đích quang xúc tác titan đioxit Để thực mục đích này, nhiều ion kim loại không kim loại sử dụng để biến tính dạng thù hình titan đioxit Trong dạng biến tính, đặc biệt kim loại chuyển tiếp, cho thấy bột TiO2 điều chế hoạt động tốt vùng ánh sáng nhìn thấy khả ứng dụng quang xúc tác cao Ở Việt Nam, việc nghiên cứu vật liệu TiO2 kích thước nano mét quan tâm khoảng mười năm trở lại chủ yếu điều chế bột TiO kích thước nano mét dạng tinh khiết Dạng TiO2 biến tính kim loại phi kim nghiên cứu bước đầu Để thực mục đích này, nhiều ion kim loại Zn, Fe, Cr, Eu, Y, Ag, Ni, ion không kim loại N, C, S, F, Cl, đựơc sử dụng để biến tính (modify) kích hoạt (doping) dạng thù hình titan đioxit Quá trình biến tính thực với biến tính cấu trúc, với phương pháp sử dụng sol-gel, thủy phân, thuỷ nhiệt, đồng kết tủa, tự cháy, biến tính bề mặt với phương pháp tẩm, cộng kết, cộng kết thuỷ nhiệt, Trên giới có số cơng trình nghiên cứu titan đioxit biến tính cho kết cho thấy lượng vùng cấm giảm, hoạt tính quang xúc tác tăng lên đáng kể, nhiên kết thu nhiều điểm khác nghiên cứu quy trình điều chế chưa cơng bố cách cụ thể Mặt khác, với tình hình nhiễm mơi trường, đặc biệt mơi trường nước việc ứng dụng TiO biến tính nhà khoa học trọng.Chính vậy, tiểu luận chúng em xin trình bày đề tài liên quan đến vấn đề để người có thêm tài liệu, thêm thơng tin để tham khảo Đó là: “TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA CỦA VẬT LIỆU TiO2 PHA TẠP V” Nhóm thực CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Công nghệ nano Công nghệ nano nghiên cứu ứng dụng hệ bao gồm cấu tử có kích cỡ nano (10-9 m) với cấu trúc phân tử hoàn chỉnh việc chuyển hóa vật chất, lượng thơng tin 1.2 Giới thiệu titan đioxit kích thước nano 1.2.1 Đặc điểm cấu trúc tính chất vật lý TiO2 Titan đioxit hay gọi titan (IV) oxit titania, oxit có nguồn gốc tự nhiên titan TiO2 có màu trắng, đun nóng có màu vàng, làm lạnh trở lại màu trắng Tinh thể TiO2 có độ cứng cao, khó nóng chảy Khi sử dụng loại chất màu sử dụng ngành công nghiệp sản xuất sơn, mỹ phẩm, thực phẩm , có tên thương phẩm chất màu Màu Trắng - (White – 6) CI 77.891 Nhưng ngày titania biết đến nhiều vai trị chất có khả xúc tác quang hóa Titan đioxit tinh thể lại có dạng thù hình khác nhau: anatase, rutile brookite, ngồi cịn dạng tồn điều kiện áp suất cao đơn tà baddeleyite dạng trực thoi, thường tìm thấy gần miệng núi lửa Trong đó, rutile dạng thù hình phổ biến bền vững nhất, anatase brookite chuyển sang rutile gia nhiệt Cấu trúc mạng anatase, rutile brookite xây dựng từ bát diện mà Ti có số phối trí 6, nguyên tử Ti liên kết với nguyên tử O bao quanh 1.2.2 Giản đồ miền lượng anatase rutile TiO2 dạng anatase có hoạt tính quang hóa cao hẳn dạng tinh thể khác, điều giải thích dựa vào cấu trúc vùng lượng Như biết, cấu trúc chất rắn có miền lượng vùng hóa trị, vùng cấm vùng dẫn Tất tượng hóa học xảy dịch chuyển electron vùng với 1.2.3 Sự chuyển pha TiO2 Hầu hết tài liệu tham khảo trình thuỷ phân muối vô tạo tiền chất titan đioxit dạng vơ định hình dạng cấu trúc anatase hay rutile Khi nung axit metatitanic H2TiO3, sản phẩm trung gian chủ yếu trình sản xuất TiO2 nhận thuỷ phân dung dịch muối titan, trước hết tạo thành anatase Khi nâng nhiệt độ lên anatase chuyển thành rutile 1.2.4 Tính chất hóa học TiO2 TiO2 bền mặt hố học (nhất dạng nung), không phản ứng với nước, dung dịch axít vơ vơ lỗng, kiềm, amoniac, axit hữu 1.2.5 Hoạt tính quang xúc tác TiO2 Titan oxit ngồi tính chất vật liệu khối cịn biểu số tính chất khác nữa: Tính chất cấu trúc hình thái, tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang xúc tác… đặc biệt hoạt tính quang xúc tác quan tâm Khái niệm quang xúc tác đời vào năm 1930 Trong hóa học, khái niệm dùng để nói đến phản ứng xảy tác dụng đồng thời chất xúc tác ánh sáng, hay nói cách khác, ánh sáng nhân tố kích hoạt chất xúc tác, giúp cho phản ứng xảy Khi có kích thích ánh sáng, chất bán dẫn tạo cặp điện tử - lỗ trống có trao đổi electron chất bị hấp phụ, thông qua cầu nối chất bán dẫn TiO2 thuộc loại xúc tác quang dị thể, chất xúc tác chất phản ứng nằm hai pha khác nhau: TiO2 tồn dạng pha rắn chất phản ứng pha khí pha lỏng Trong phản ứng xúc tác truyền thống, xúc tác thường hoạt hóa nhiệt phản ứng quang xúc tác, xúc tác hoạt hóa hấp thụ ánh sáng Một chất có khả xúc tác quang chất phải có lượng vùng cấm thích hợp để hấp thụ ánh sáng cực tím ánh sáng khả kiến Anatase có lượng vùng cấm 3,25 eV tương đương với lượng tử ánh sáng có bước sóng 388nm Rutile có lượng vùng cấm 3,05 eV tương đương với lượng tử ánh sáng có bước sóng 413nm Năng lượng vùng cấm TiO2 phù hợp để hấp phụ ánh sáng tử ngoại 1.3 Vật liệu TiO2 biến tính 1.3.1 Mục đích biến tính vật liệu TiO2 Những ứng dụng quan trọng vật liệu TiO2 kích thước nano nhờ khả quang xúc tác ánh sáng tử ngoại Tuy nhiên, hiệu suất trình quang xúc tác bị ngăn cản độ rộng vùng cấm titania Vùng cấm TiO nằm vùng UV (như nói trên), mà vùng UV chiếm phần nhỏ lượng mặt trời (